Verniciatura industriale di materiali compositi: in cosa consiste e come scegliere il corretto ciclo di verniciatura?

Verniciatura industriale di materiali compositi: gli esperti di Assovernici illustrano questa tipologia di verniciatura industriale

La verniciatura industriale di materiali compositi è una lavorazione industriale che consente di proteggere e decorare materiali compositi utilizzando apposite vernici in polvere per l’industria oppure vernici liquide per l’industria.

Si definisce materiale composito un materiale eterogeneo, costituito cioè da due o più fasi che presentano caratteristiche fisiche diverse tra loro. La particolarità risiede nel fatto che le proprietà risultano essere migliori rispetto a quelle delle singole fasi che lo costituiscono. Solitamente, le fasi che formano un composito sono realizzate con materiali differenti, come nel caso di compositi realizzati con fibra di carbonio e resina epossidica. Esistono, tuttavia, delle eccezioni come il nano composito SiC/SiC e il Polipropilene auto-rinforzato (SRPP) dove le diverse fasi sono costituite dello stesso materiale.

Vista la natura superficiale eterogenea, la verniciatura industriale di materiali compositi è una lavorazione complessa. Per diverse tipologie di materiali compositi, per eseguire una verniciatura durevole e priva di difetti, è necessario prevedere pretrattamenti e cicli personalizzati. È necessario quindi valutare di volta in volta il ciclo protettivo più idoneo, eseguendo eventualmente anche dei test preliminari per valutare il grado di adesione. Occorre scegliere un primer o aggrappante idoneo, da utilizzare prima del trattamento di verniciatura, in modo da ottenere la massima perfomance in termini di aderenza.

Vediamo nei prossimi paragrafi cosa sono i materiali compositi.

Quali sono i singoli elementi che compongono un materiale composito?

I costituenti sono i singoli elementi che formano i materiali compositi e prendono nome di:

1. matrice;
2. rinforzo o carica, in base alla funzione che ricoprono;
3. interfaccia, collocata ella zona di transizione tra rinforzo e matrice;
4. per ragioni di compatibilità con la matrice, il rinforzo può essere dotato di un rivestimento detto anche interfase.

L’insieme di questi quattro elementi costituisce un prodotto che è in grado di garantire proprietà meccaniche elevatissime.

La matrice è costituita da una fase omogenea continua avente la funzione di:

• racchiudere il rinforzo, garantendo la coesione del materiale;
• garantire che le particelle o le fibre di rinforzo presentino la giusta dispersione all’interno del composito stesso e non si verifichi il fenomeno di segregazione.

Il rinforzo è rappresentato da una fase dispersa all’interno della matrice, dispersione avente il compito di assicurare rigidità e resistenza meccanica al composito, attirando su di sé la maggior parte del carico esterno.

Infine, l’ interfaccia e l’ interfase si trovano tra la matrice e il rinforzo e svolgono le seguenti funzioni:

• l’interfaccia accoppia le fibre della matrice e trasferisce gli sforzi della matrice al rinforzo;
• l’interfase rinforza il legame fibra-matrice e protegge la fibra dai danneggiamenti durante la fabbricazione.

Verniciatura industriale di materiali compositi: tipologie di materiali

I materiali compositi possono avere sia un’origine naturale sia un’origine artificiale.

• Materiale composito di origine naturale: il legno, ad esempio, è un materiale composito di origine naturale in quanto è costituito da fibre di cellulosa disperse in una fase di lignina.
• Materiale composito di origine artificiale: un tipico materiale composito artificiale è l’MDF (Medium-Density Fibreboard) costituito da fibre di legno e da resine organiche o adesivi, ottenuto con processo di pressatura ad alta temperatura e che viene infine ricoperto con una patina al fine di ottenere una finitura liscia. L’MDF viene preferito rispetto al compensato, ad esempio, per la composizione delle varie parti di un mobile in quanto è più facile da tagliare e, grazie all’ottima capacità di insonorizzazione, può essere utilizzato come rivestimento per pareti e coperture isolanti.

I materiali compositi possono essere suddivisi in diverse categorie anche in base alla natura della matrice:

• compositi a matrice polimerica, ad esempio: i termoplastici (nylon o ABS) o termoindurenti (epox)
• compositi a matrice metallica come alluminio, titanio o loro leghe
• compositi a matrice ceramica come il carburo di silicio o allumina
• compositi ibridi che contengono due o più tipi di fibre/rinforzi
• compositi carbonio-carbonio dove la matrice e il rinforzo sono costituiti da carbonio.

Nella maggioranza dei casi le matrici sono di natura polimerica, in quanto garantiscono una bassa massa volumica, anche se hanno il difetto di ridurre drasticamente le loro prestazioni all’aumentare della temperatura.

Gli ambiti di applicazione dei materiali compositi

I materiali compositi vengono utilizzati per realizzare manufatti con esigenze di basso peso ed elevate caratteristiche meccaniche. Per questo motivo i compositi vengono largamente utilizzati nell’industria aeronautica, navale e automobilistica da competizione. L’industria aerospaziale e bellica utilizzano questi materiali per la fabbricazione di componenti strutturali di stazioni di lancio, veicoli spaziali e macchine semoventi che operano nello spazio oltre che per caschi e giubbotti antiproiettile. I materiali compositi vengono utilizzati anche in settori come lo sport, la medicina (realizzazioni di protesi), arredamento (arredi per bagni e cucine) e impiantistica industriale.

Verniciatura industriale di materiali compositi: un processo di lavorazione personalizzato

La verniciatura industriale di materiali compositi, vista la struttura complessa del materiale stesso, necessita di pretrattamenti e dei cicli personalizzati a seconda dei materiali con i quali è realizzato il composito, al fine di evitare l’insorgenza di particolari problematiche. Selezionando il ciclo di verniciatura giusto si otterranno manufatti caratterizzati da:

• presenza di luminosità e brillantezza di colori;
• assenza di difetti di fabbrica (graffi, avvallamenti e irregolarità superficiali).

Se si desidera approfondire il tema della verniciatura industriale, è possibile richiedere il Manuale Assovernici per l’industria, come principale riferimento in Italia in materia di vernici liquide e in polvere per l’industria.